反力式汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

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With the test system the performances and braking course could be auto controlled and measured to the brakes which includes disc and drum ones. And the measuring and control software is programmed with the LabVIEW published by American NI Corporation， USA.Then data real time acquisition， processing， displaying and recording will be realized. The test system also has the functions of voltage adjusting， rotating speed control， load regulating， JC value setting， temperature measuring， and braking route and time memorizing and analyzing. It will be very important for meaning and exciting boosting effect to advance quality and capabilities of the brakes and the security of equipments and system which have adopt the brakes.1 Operating principlesAccording to the principle of work and power， the change of kinetic energy in the moving of objects equals to the full power of the force act on the object in that process.The energy obtained by brake to be tested：Therefore， it is feasible to use combined inertial flywheels to simulate rotating inertia of crane hoist and its transmission components to test the performance and quality of the brake.According to the moment of momentum theorem：Tbt =Ji （1）When Tb is fixed， tb can be controlled through combinations between Ji and differently. Brake drum or plate， which will be measured， and combined inertial flywheels for loading on are driven to rotate by AC frequency conversion motor （or DC one， which will not bedealt with in this article carefully）. According to the principles shown in the formula （1） ， we can simulate actual processes of brakes fitted on lifting and transport machineries， engineering ones， mining ones and construction ones by changing the technical specification duty JC， the flywheels inertial moment Ji and motors rotational speed ni.When detected brakes work in simulation cycle and brake repeated， infrared thermoscopes and torque sensors， and other sensors will record braking shown in the heat， braking torque，braking time and brake speed parameters.2The composition and structure of the brake test systemThis test system is intended to achieve the performances of drum and disc brakes and has following functions：（1） Brake replacementAccording to different type of brakes the corresponding base will be chosen and brake position could be adjusted using electric slide test-bed；（2） Multi-level loadingWe can simulate the actual loading on brakes in a crane with different combined flywheels. The test system adopts manual hydraulic system composed by a three-position four-way hand-operated direction valve， a relief one and their accessories， and it is operation saving and convenient to replace flywheels.（3） Regulation the rotational speed n （or ）It can be realized by changing frequency supplied to the AC motor. When braking torque is very large， such as 10000Nm， it should be appropriate for regulating initial brake speed upward 1000r/min to minimize rotating inertia possibly.（4） Braking frequency adjustmentBased on actual needs braking frequency can be confined in a range of 14 times per minute.（5） Braking torque measurementThere are three methods：a） Direct measurement via torque sensors：Rotational speed and torque sensor will be installed between the detected brake drum or plate and inertial flywheel plates.Dynamic braking torque of detected brake will be directly measured， shown in Fig.1 and Fig.2. According to the scope of braking torque of detected brakes， two or three rotational speed and torque sensors should be prepared for testing torque to meet the accuracy requirements；b） Indirect parameter measurement：Based on the rotating inertia and braking time we can get brake torque using mathematical relationship between these parameters， as shown in Fig. 2.c） Indirect measurement by pedestal-force：The pressure sensors are installed under the base where detected brake are fixed to feel the forces given by brake， and then to obtain brake torque.The second approach has small investment， simple structure and no torque sensors which mean not considering related troubles of changing torque sensors. But the procedure tocalculate torque is complex， and accumulating total errors would be larger and then the result accuracy will be low.The third way has the advantage of the replacement of sensors is easier and no special requirements for sensors installing precision. It is still an indirect measurement but the procedure is less than that in the second method and that means the cumulative errors relatively is smaller. And visible shortcoming is poor dynamic response.（6） Automatic controlExcept to manual operation test system is also programmed control.（7） MonitoringBraking frequency， initial braking speed， the aggregate braking number， moment， time and so on will be shown automatically.（8） Automatically data acquisition and processingThe curve describing braking torque， time and speed could be drawn automatically by means of computer software while detected brake is measured in dutycycle operation. Therefore， in response to the way to test braking torque the system can be divided into three ones of that with torque sensor such as Fig.1 and 2 above， that without torque sensor such as shown in Fig.3 and that of pedestal-power measurement without torque sensor， as shown in Fig.4. The test system is mainly composed of AC frequency conversion transmission system， flywheels loading system， rotational speed and torque sensors， base which to fix drum or plate brakes， adjustable DC power supply， detected brakes and test and control system.基于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的虛擬儀器與變頻技術(shù) 制動(dòng)器是廣泛有益的和非常重要的安全保障設(shè)備。制動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的目的是綜合衡量和分析制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的性能和質(zhì)量的剎車(chē)，組成，功能。從目視儀器理論的角度來(lái)看，基于VI和頻率不斷變化的技術(shù)和包括頻率變化的驅(qū)動(dòng)和控制子系統(tǒng)和測(cè)量分之一構(gòu)成的。隨著測(cè)試系統(tǒng)的性能和制動(dòng)過(guò)程可自動(dòng)測(cè)量，以控制和剎車(chē)，其中包括光盤(pán)和鼓的。和測(cè)量和控制軟件的設(shè)計(jì)與LabVIEW的出版的美國(guó)公司-美國(guó)。然后數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，處理，顯示和記錄一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。測(cè)試系統(tǒng)還具有功能的電壓調(diào)整，轉(zhuǎn)速控制，負(fù)荷調(diào)節(jié)，巴埃納價(jià)值設(shè)定，溫度測(cè)量，和制動(dòng)路線和時(shí)間背誦和分析。這將是非常重要的意義和令人激動(dòng)的推動(dòng)作用，以推進(jìn)素質(zhì)和能力的剎車(chē)和安全的設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)采取剎車(chē)。1.工作原理根據(jù)工作原理和功率的變化動(dòng)能在移動(dòng)的物體等于全部力量采取行動(dòng)，該部隊(duì)的目標(biāo)過(guò)程中取得的制動(dòng)能量進(jìn)行測(cè)試：因此，它是可行的使用相結(jié)合，模擬慣性飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的起重機(jī)吊重機(jī)及其傳動(dòng)部件的性能測(cè)試和質(zhì)量制動(dòng)。根據(jù)動(dòng)量矩定理：Tbt =Ji （1）當(dāng)TB是固定的，TB是可以控制的，通過(guò)組合之間籍和不同，制動(dòng)鼓或板，這將是衡量，并結(jié)合慣性飛輪裝載的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的交流變頻電機(jī)。根據(jù)原則表現(xiàn)在公式（1），我們可以模擬實(shí)際過(guò)程中剎車(chē)安裝在起吊和運(yùn)輸機(jī)械，工程的，采礦業(yè)和建筑業(yè)的是通過(guò)改變技術(shù)規(guī)范責(zé)任巴埃納，飛輪的慣性時(shí)刻姬和電機(jī)轉(zhuǎn)速鎳。當(dāng)工作中發(fā)現(xiàn)剎車(chē)和制動(dòng)仿真周期重復(fù)，其他傳感器將記錄中顯示的制動(dòng)熱，制動(dòng)力矩，制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)的速度參數(shù)。2.剎車(chē)測(cè)試系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)該測(cè)試系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)表演鼓和盤(pán)式制動(dòng)器，并以下職能：（1）更換制動(dòng)根據(jù)不同類型的剎車(chē)相應(yīng)的基地將選擇和剎車(chē)的位置可以調(diào)整使用電動(dòng)滑試驗(yàn)臺(tái)；（2）多層次載入中我們可以模擬實(shí)際負(fù)荷制動(dòng)器在起重機(jī)不同組合飛輪。該測(cè)試系統(tǒng)采用手動(dòng)液壓系統(tǒng)組成，由一個(gè)三人立場(chǎng)四路手操作的方向閥，救濟(jì)及其配件之一，它是操作方便，節(jié)約和替代飛輪。（3）規(guī)例轉(zhuǎn)速n它可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)改變頻率提供給交流電動(dòng)機(jī)。當(dāng)制動(dòng)力矩非常大，如10000Nm ，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)節(jié)初始制動(dòng)速度向上1000r/min盡量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可能。（4）制動(dòng)頻率調(diào)整根據(jù)實(shí)際需要制動(dòng)頻率可以限于在1 4倍，每分鐘。（5）制動(dòng)力矩測(cè)量，有三種方法：a) 直接測(cè)量通過(guò)扭矩傳感器：轉(zhuǎn)速和扭矩傳感器將被安裝與檢測(cè)制動(dòng)鼓或板和慣性飛輪板.動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩的檢測(cè)制動(dòng)將直接測(cè)量，顯示在圖1和圖2 。根據(jù)范圍的制動(dòng)力矩的檢測(cè)剎車(chē)，兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)速和扭矩傳感器應(yīng)準(zhǔn)備用于測(cè)試的扭矩，以滿足精度要求；b) 間接參數(shù)測(cè)量： 基于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和制動(dòng)時(shí)間，我們可以用數(shù)學(xué)制動(dòng)力矩這些參數(shù)之間的關(guān)系，如圖2所示c) 間接測(cè)量的基座力： 壓力傳感器安裝在基地發(fā)現(xiàn)剎車(chē)固定感受到部隊(duì)給予剎車(chē)，然后獲得制動(dòng)力矩。第二個(gè)辦法投資少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有扭矩傳感器，這意味著不考慮相關(guān)故障的改變扭矩傳感器。但是程序計(jì)算扭矩是復(fù)雜的，并積累總額將是更大的錯(cuò)誤，然后將結(jié)果準(zhǔn)確性低。第三條道路的優(yōu)點(diǎn)是更換傳感器更容易，也沒(méi)有特殊要求的傳感器安裝精度。它仍然是一種間接測(cè)量的程序，但低于第二方法和手段的累積誤差相對(duì)較小。和明顯的缺點(diǎn)是窮人的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。（6）自動(dòng)控制除手動(dòng)操作測(cè)試系統(tǒng)也編程控制。（7）監(jiān)測(cè)制動(dòng)頻率，初始制動(dòng)速度快，制動(dòng)人數(shù)的總和，目前，時(shí)間等將自動(dòng)顯示。（8）自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與處理曲線描述制動(dòng)力矩，時(shí)間和速度可以得出自動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件，同時(shí)檢測(cè)制動(dòng)測(cè)量占空比工作。因此，在應(yīng)對(duì)方式的制動(dòng)力矩測(cè)試系統(tǒng)可分為三個(gè)一的，在扭矩傳感器，例如圖1和2段，如果沒(méi)有扭矩傳感器，如在圖3所示和底座，功率測(cè)量無(wú)扭矩傳感器，圖4所示。該測(cè)試系統(tǒng)主要由交流變頻傳輸系統(tǒng)，飛輪加載系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速和扭矩傳感器，基地修復(fù)剎車(chē)鼓或板，可調(diào)直流電源供應(yīng)器，檢測(cè)剎車(chē)系統(tǒng)以及測(cè)試和控制系統(tǒng)。- 9 -哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 姓 名： 王海軍 院 （系）：汽車(chē)工程系 專 業(yè)： 交通運(yùn)輸（汽車(chē)運(yùn)用工程） 班 號(hào)：0793122 任務(wù)起至日期： 年 月 日至 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：反力式汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 立題的目的和意義：汽車(chē)制動(dòng)性能的檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)GB7258汽車(chē)安全性能檢測(cè)技術(shù)條件的重要內(nèi)容之一，汽車(chē)制動(dòng)性能的好壞，直接關(guān)系到生命和財(cái)產(chǎn)的安全。本課題目的是針對(duì)目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的汽車(chē)反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)，結(jié)合社會(huì)調(diào)查及生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、提出問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種能滿足GB7258汽車(chē)安全性能檢測(cè)中汽車(chē)制動(dòng)性檢測(cè)要求的試驗(yàn)設(shè)備。設(shè)備的具體內(nèi)容包括：（1）試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分總體結(jié)構(gòu)；（2）減速器類型的選擇及設(shè)計(jì)；（3）滾筒及其附件的設(shè)計(jì)。適用車(chē)型：乘用車(chē)及中、小型商用車(chē)輛。試驗(yàn)臺(tái)類型：?jiǎn)屋S式雙滾筒式試驗(yàn)臺(tái)。進(jìn)度安排：第 12 周 收集資料，完成開(kāi)題報(bào)告，完成總體設(shè)計(jì)方案第 37 周 完成整體設(shè)計(jì)，材料的選擇和相關(guān)計(jì)算，完成所有草圖的繪制第 89 周 完成所有正式圖紙的繪制和論文草稿；第1011周 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的內(nèi)容、格式、英、漢文摘要、畢業(yè)論文等內(nèi)容進(jìn)行修改，2、完成正式論文的裝訂；3、12月16日上交所有畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)材料。第 12 周 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 同組設(shè)計(jì)者及分工：指導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日 系（教研室）主任意見(jiàn)： 系（教研室）主任簽字_ 年 月 日說(shuō)明：請(qǐng)同學(xué)們下載后，上述五頁(yè)與論文使用同材質(zhì)紙張打印，此頁(yè)不必打印。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要汽車(chē)制動(dòng)性能的檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)的重要內(nèi)容之一，隨著我國(guó)汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)，汽車(chē)對(duì)環(huán)境的影響受到人們的普遍關(guān)注。汽車(chē)制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到人們的生命安全。因此有必要研究出快捷、準(zhǔn)確地檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)性能的方法和工具。本論文的內(nèi)容就是對(duì)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。首先論文對(duì)國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀和今后發(fā)展方向進(jìn)行了綜述。通過(guò)對(duì)汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的分析，提出檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)性能的方法，比較了各種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，分析了評(píng)價(jià)汽車(chē)性能的指標(biāo)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)汽車(chē)在制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的受力情況進(jìn)行了分析，提出檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)性能的原理，分析了影響制動(dòng)性能檢測(cè)的因素。對(duì)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，提出選擇試驗(yàn)臺(tái)滾筒尺寸，轉(zhuǎn)速及表面材料的方法，給出選擇試驗(yàn)臺(tái)電機(jī)、減速器等主要部件的依據(jù)。關(guān)鍵詞：汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；制動(dòng)性能；檢測(cè)；滾筒；反力式哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractThe testing of the automobile brake performance is one of important parts in Vehicle safety check.With the amount of the automobile increasing rapidly in our nation， the affect of automobile to the environment is concerned by more and more people. The brake performance of automobile has the relation with the safety of people. Therefore， it is necessary to find best methods and tools of testing automobile brake performances quickly and accurately. The paper is the research of key technology in automobile brake tester.Firstly，the paper give a brief introduction about present automobile brake tester and future tendency in the world.The paper analyzes the process of the braking of auto， and present the methods of testing brake performance， compares the advantages and disadvantages of various testing methods， discusses the criterions of assessing brakep erformances and national standards.It goes dynamic analysis of braking automobile on the tester，explains the principle of testing automobile brake performance，analyzes the main factors for brake testers.It analyses the total construction of the drum type automobile brake tester， gives the methods of choosing the sizes， speed，surfaces material of tester drums，as well as reasons of choosing tester motor，gearbox，and other main parts.Keywords： Automobile Brake Tester；Brake Performance；Testing；Platen；Reaction第1章 緒 論1.1 課題研究的目的和意義1.1.1 課題研究的目的汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)性能的測(cè)量結(jié)果有著重要關(guān)系。只有合理選擇制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)，才能提高試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性，以及耐用性和使用經(jīng)濟(jì)性。本課題所研究的汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要是檢測(cè)各類中小型汽車(chē)（最大軸重10噸）的制動(dòng)性能。應(yīng)能同時(shí)對(duì)同一軸上的左右兩個(gè)車(chē)輪進(jìn)行測(cè)量。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)有滾筒、電動(dòng)機(jī)、減速器等。1.1.2 課題研究的意義汽車(chē)制動(dòng)性能的檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)的重要內(nèi)容之一，也是汽車(chē)保修企業(yè)進(jìn)行故障和調(diào)試修理的科學(xué)依據(jù)。近年來(lái)，隨著不解體檢在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)與診斷己由經(jīng)驗(yàn)定性型向儀器化的定量與定性相結(jié)合方向發(fā)展，由路試向臺(tái)架檢測(cè)發(fā)展。用制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)汽車(chē)的制動(dòng)性能，不僅可以測(cè)出每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)力和制動(dòng)力協(xié)調(diào)時(shí)間，通過(guò)計(jì)算求出汽車(chē)的單位制動(dòng)力。而且可以測(cè)出同一軸兩車(chē)輪的制動(dòng)力差和制動(dòng)力上升時(shí)間差，制動(dòng)器內(nèi)部阻力和制動(dòng)完全釋放時(shí)間。這種方法可以免除用路試檢測(cè)制動(dòng)性能的一些弊病1。汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的型式有滾筒式和平板式。平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)在測(cè)試時(shí)，汽車(chē)要有一定的初速度，這就需要有助跑道。而滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)則相反，其占地面積小，可以在臺(tái)上對(duì)制動(dòng)系邊試驗(yàn)邊調(diào)整，又便于分析故障，因此容易按使用部門(mén)所接受。滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法是：在汽車(chē)處于停火狀態(tài)下，測(cè)定車(chē)輪的制動(dòng)力或制動(dòng)距離等與制動(dòng)性能有關(guān)的參數(shù)。它又可分為反力式和慣性式。慣性式別動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是測(cè)每個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)距離，這種試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)車(chē)速高，較接近于實(shí)際情況。但由于在國(guó)家規(guī)定的制動(dòng)性能標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有車(chē)輪制動(dòng)距離這一項(xiàng)，只有汽車(chē)制動(dòng)距離的標(biāo)準(zhǔn)。如果將測(cè)試的車(chē)輪制動(dòng)距離換算成整車(chē)制動(dòng)距離，有一定誤差，要使換算結(jié)果精確，需要作大量對(duì)比試驗(yàn)，而不同的車(chē)型都要有對(duì)比，這是較難做到的，因此慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)不容易被使用部門(mén)所接受。而反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理是當(dāng)被檢車(chē)輛駛上試驗(yàn)臺(tái)后，車(chē)輪置于兩滾筒之間，這時(shí)左、右兩電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，通知駕駛員迅速踏制動(dòng)器（或拉手制動(dòng)器），這時(shí)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速降低。車(chē)輪與滾筒之間產(chǎn)生了相對(duì)滑移，此時(shí)，與車(chē)輛制動(dòng)力大小相等、方向相反的力作用在試驗(yàn)臺(tái)上，由測(cè)力裝置可測(cè)量出其值，并記錄制動(dòng)曲線。當(dāng)車(chē)輪速度降低到某值時(shí)，為了減少輪胎磨損，電機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)。反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)筒單，測(cè)試方便，耗電小，使用成本低。在國(guó)內(nèi)外被廣泛采用。我國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)安全運(yùn)行技術(shù)條件中對(duì)臺(tái)試車(chē)輪制動(dòng)力也給予承認(rèn)。因此，國(guó)內(nèi)交通、公安車(chē)管部門(mén)廣泛使用的幾乎都是反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。室內(nèi)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)一般只根據(jù)一些檢測(cè)數(shù)據(jù)判定汽車(chē)制動(dòng)性能合格與否，至于故障原因往往無(wú)法予以診斷分析，這是目前檢測(cè)技術(shù)存在的一個(gè)缺陷。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)對(duì)在用車(chē)輛實(shí)行技術(shù)狀況監(jiān)控與預(yù)測(cè)非常必要。在汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)制動(dòng)方面，應(yīng)用故障機(jī)理的解析技術(shù)確定和預(yù)測(cè)汽車(chē)制動(dòng)狀況的動(dòng)態(tài)特性；應(yīng)用診斷參數(shù)信息的識(shí)別和傳感技術(shù)。建立故障模式；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，分析診斷多數(shù)信息，提高診斷精確度。開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)故障專家系統(tǒng)，提高診斷預(yù)測(cè)水平，使車(chē)輛保持良好的技術(shù)狀況，并將檢測(cè)、診斷和預(yù)測(cè)融為一體，是今后汽車(chē)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向目前在我國(guó)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)中，普遍采用反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，而平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)近幾年開(kāi)始引入我國(guó)。GB72582004 機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定制動(dòng)性能檢測(cè)可用平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)， 也可以使用反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是在汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)下檢測(cè)制動(dòng)性能， 與汽車(chē)實(shí)際行駛中的制動(dòng)相似， 是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)； 而反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是提高為測(cè)定作用在測(cè)力滾筒上車(chē)輪制動(dòng)力的反力， 檢測(cè)車(chē)輛制動(dòng)性能的裝置，是一種穩(wěn)態(tài)檢測(cè)方式2。下面分別介紹這兩種試驗(yàn)臺(tái)：1.2.1 平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)早期的汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備，既有滾筒式又有平板式，由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)，平板式檢測(cè)設(shè)備的傳感器和采樣系統(tǒng)難以滿足檢測(cè)要求。但是，由于近年來(lái)電子技術(shù)的大量應(yīng)用，平板式檢測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（含各種傳感器）都采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制。因此，新一代的平板式設(shè)備各方面的性能都有了質(zhì)的飛躍。從原理上來(lái)看，平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是主動(dòng)、動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，它是在汽車(chē)行駛制動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)的，只要保證力傳感器能準(zhǔn)確無(wú)誤地把測(cè)試平板上受到的水平制動(dòng)力與垂直力測(cè)量下來(lái)，平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)就完全可以如實(shí)地把汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程（力系及變化）檢測(cè)出來(lái)。平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在測(cè)試平臺(tái)的臺(tái)面上。焊有由鋼板沖壓制成的鋼網(wǎng)，具有遠(yuǎn)高于良好路面的附著系數(shù)，在正常磨損范圍內(nèi)可以確保制動(dòng)性能的檢測(cè)；（2）能同時(shí)對(duì)汽車(chē)的四個(gè)車(chē)輪作動(dòng)態(tài)測(cè)試；（3）特別適合現(xiàn)代轎車(chē)和摩托車(chē)的檢測(cè)?，F(xiàn)代轎車(chē)的前軸制動(dòng)力占整車(chē)制動(dòng)力的比例很大，而國(guó)標(biāo)對(duì)前軸制動(dòng)力的要求過(guò)低或偏低，平板式檢M能力與實(shí)際相符，而滾筒式的檢測(cè)能力過(guò)低或偏低；（4）為多功能綜合的復(fù)合檢驗(yàn)臺(tái)。如意大利威邁格平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，可進(jìn)行幾種性能同時(shí)測(cè)試，檢測(cè)制動(dòng)力時(shí)既可測(cè)得四個(gè)車(chē)輪的最大制動(dòng)力，又可提供這些制動(dòng)力在制動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)間變化的曲線等更深層信息，還可同時(shí)進(jìn)行側(cè)滑的檢測(cè)，懸架減振器的檢測(cè)。以上四點(diǎn)平板式均優(yōu)于滾筒式。但平板式也有其致命的弱點(diǎn)：（1）在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，制動(dòng)初速度及制動(dòng)踏板力不易控制，測(cè)試工況不穩(wěn)定，重復(fù)性差；（2）檢測(cè)技術(shù)尚不成熟，定量分析技術(shù)仍末完善解決，傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)要求很高，有待電子技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步提高；（3）不能測(cè)試車(chē)輪的阻滯力、失圓度，而且適用車(chē)型較少。不容易對(duì)軸距變化大的汽車(chē)作四輪同時(shí)檢測(cè)，且測(cè)試貨車(chē)后軸的制動(dòng)性能也不夠理想，多軸車(chē)不能測(cè)試3。1.2.2 反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)我國(guó)使用的反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)有兩大類，其一是引進(jìn)日本彌榮公司、日產(chǎn)公司的；其二是引入西歐國(guó)家的，如德國(guó)馬哈公司、申克公司，英國(guó)克雷普頓公司，意大利的鉆石公司等。日本式試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是摩擦滾筒直徑小，一般直徑為120mm左右，且滾筒表面刻有矩形槽，制動(dòng)時(shí)線速度低，兩滾筒之間有舉重器，一般沒(méi)有智能程序，數(shù)值顯示多為指針式。西歐式試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是摩擦滾筒直徑大，一般直徑在265mm左右，且滾筒表面涂敷摩擦材料，摩擦系數(shù)較高，可達(dá)0.80.9，制動(dòng)時(shí)線速度高，3t以下車(chē)輛的線速度為2.53km/ h，310t車(chē)輛的線速度為5km/ h。在兩滾筒之間有兩個(gè)第三滾筒，數(shù)值顯示為指針式。第三滾筒的作用主要有兩條：（1）當(dāng)車(chē)輛放在試驗(yàn)臺(tái)上后，輪胎壓下第三滾筒，限位開(kāi)關(guān)脫開(kāi)后，試驗(yàn)臺(tái)才能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）在測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，剎車(chē)后車(chē)輪速度下降，第三滾筒的速度也隨著下降，當(dāng)?shù)谌凉L筒轉(zhuǎn)速下降到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的70%時(shí)，為了不使輪胎產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，控制系統(tǒng)發(fā)出訊號(hào)，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)反力滾筒式來(lái)說(shuō)，最重要的結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)和性能是：試驗(yàn)臺(tái)滾筒轉(zhuǎn)速、滾筒直徑、滾筒表面形狀及材質(zhì)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率、制動(dòng)力測(cè)量裝置和測(cè)試精度等。其中影響測(cè)試可靠性的重要因素是試驗(yàn)臺(tái)滾筒與輪胎間的附著性能，因此滾筒直徑及其轉(zhuǎn)速、滾筒表面形狀及材料、滾筒表面的附著系數(shù)成為模擬實(shí)際工況的重要參數(shù)，一直是研究的焦點(diǎn)，大多數(shù)專家認(rèn)為使用高轉(zhuǎn)速、大直徑滾筒最佳。目前，檢測(cè)設(shè)備制造業(yè)已形成一定規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，反力式汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)型式變得多樣化，并在不斷改進(jìn)和提高。傳感器都已從機(jī)械式的或機(jī)電式的進(jìn)化為電子式的，控制方式也由繼電器控制變成計(jì)算機(jī)控制。1.2.3 發(fā)展方向從研討的廣度和深度來(lái)看，反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)研究己趨于全面成熟，今后汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展方向仍是以反力滾筒式為主，其型式上偏向西歐式，對(duì)滾筒式制動(dòng)設(shè)備的研究也仍將是熱點(diǎn)。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)還要為消除臺(tái)試與路試間的差異作努力，須做好以下幾方面的工作：（1）結(jié)合國(guó)情進(jìn)行技術(shù)改造，不同的待檢車(chē)類型應(yīng)配備不同測(cè)試要求的試驗(yàn)臺(tái)；（2）完善檢測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，劃分制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備類型，制訂各自的標(biāo)準(zhǔn)，并完善測(cè)試規(guī)程；（3）滾筒直徑要合理增大，并適當(dāng)提高滾筒的轉(zhuǎn)速。作為新一代產(chǎn)品平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，雖一時(shí)無(wú)法代替反力滾筒式，但已引起汽車(chē)界的重視，可以預(yù)見(jiàn)其發(fā)展充滿活力：眼下作為制動(dòng)檢測(cè)的補(bǔ)充，在汽車(chē)保有量大的城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，可發(fā)揮作用，用于檢測(cè)轎車(chē)、高級(jí)小客車(chē)、摩托車(chē)等。1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)途徑1.3.1 課題主要研究?jī)?nèi)容對(duì)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的研究主要集中在以下幾方面：1. 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析對(duì)汽車(chē)在反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的運(yùn)動(dòng)及受力情況進(jìn)行分析，推導(dǎo)制動(dòng)力、滾筒支承反力的解析表達(dá)式，分析試驗(yàn)臺(tái)的最大測(cè)試能力；2. 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究對(duì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)改進(jìn)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件圖及裝配圖；3. 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括傳感器選型、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制裝置的設(shè)計(jì)。1.3.2 技術(shù)途徑與方法1. 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析；2. 使用AutoCAD進(jìn)行零件圖的繪制。根據(jù)需要將傳感器等部件安裝到試驗(yàn)裝置上，在分別完成上位機(jī)的控制軟件、下位機(jī)的控制軟件、電路，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)聯(lián)調(diào)。第2章 反力式滾筒實(shí)驗(yàn)臺(tái)與平板式試驗(yàn)臺(tái)對(duì)比分析2.1 反力式滾筒制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.1 結(jié)構(gòu)反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖21所示。它由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、舉升裝置、測(cè)量裝置等構(gòu)成6。驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器兩級(jí)減速后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器輸出軸與主動(dòng)滾筒通州連接或通過(guò)鏈條、皮帶連接。減速器的作用是減速增扭，其減速比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滾筒測(cè)試轉(zhuǎn)速確定。由于制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的車(chē)速低（日式制動(dòng)臺(tái)一般為0.1km/h0.18km/h，歐式制動(dòng)臺(tái)相對(duì)較高，但也僅為2.0 km/h5.0km/h），因此滾筒轉(zhuǎn)速也較低，一般在40100r/min范圍。因此要求減速器減速比較大，一般采用兩級(jí)齒輪減速或一級(jí)蝸輪蝸桿減速與一級(jí)齒輪減速。滾筒組中每一車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元設(shè)置一對(duì)主、從動(dòng)滾筒。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。滾筒相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面，用來(lái)支承被檢車(chē)輛的車(chē)輪，并承受和傳遞制動(dòng)力。輪胎與滾筒間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力大小。根據(jù)GB72582004，滾筒表面當(dāng)量附著系數(shù)不應(yīng)小于0.75%。為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù)，滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。制動(dòng)力測(cè)量裝置主要由測(cè)力杠桿和傳感器組成。測(cè)力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器殼體連接，被測(cè)車(chē)輪制動(dòng)時(shí)測(cè)力杠桿與減速器殼體將一起繞主動(dòng)滾筒（或繞減速器輸出軸、電動(dòng)機(jī)樞軸）軸線擺動(dòng)。傳感器將測(cè)力杠桿傳來(lái)的、與制動(dòng)力成比例的力（或位移）轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸送到指示、控制裝置。為了便于汽車(chē)出入制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，在主、從動(dòng)兩滾筒之間設(shè)置有舉升裝置。帶有第三滾筒的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)不用舉升裝置。目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制裝置都采用電子式。2.1.2 工作原理 進(jìn)行車(chē)輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢汽車(chē)駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，車(chē)輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開(kāi)關(guān)被接通）。通過(guò)延時(shí)電路起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車(chē)輪低速旋轉(zhuǎn)，待車(chē)輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，測(cè)得車(chē)輪拖滯力。接著，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，車(chē)輪在車(chē)輪制動(dòng)器的摩擦力矩Tu 作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車(chē)輪輪胎周緣的切線方向作用制動(dòng)力Fx1、Fx2克服制動(dòng)器摩擦力矩，維持車(chē)輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)車(chē)輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向附加一個(gè)與制動(dòng)力方向反向等值的反作用力Fx1、Fx2，在Fx1、Fx2形成的反作用力矩作用下，減速器殼體與測(cè)力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)經(jīng)放大濾波后，送往A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存貯和處理后，對(duì)制動(dòng)力時(shí)間曲線進(jìn)行分析，就可以得到最大制動(dòng)力、制動(dòng)平衡、協(xié)調(diào)時(shí)間等相關(guān)參數(shù)。1.電動(dòng)機(jī) 2.壓力傳感器 3.減速箱 4.滾筒 5.第三滾筒6.電磁傳感器 7.鏈傳動(dòng) 8.測(cè)量指示儀圖21 反力式滾筒制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)2.2 平板式制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.1 平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu) 平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)是由測(cè)試平板、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等構(gòu)成的集稱重、制動(dòng)性能測(cè)試為一體的汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備，一般由面板（制動(dòng)板、側(cè)滑板和輔助板）、底座、軸重傳感器、拉壓力傳感器、位移傳感器等組成，面板相對(duì)于底板可以滑動(dòng)，底板是固定的鋼板，為了保證在制動(dòng)瞬間面板可以靈活運(yùn)動(dòng)，底部的摩擦力應(yīng)非常小，故在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸部分需要潤(rùn)滑。檢驗(yàn)臺(tái)采用雙板結(jié)構(gòu)，上層板（面板）為承載板，下層板（底座）主要用來(lái)與地面固定。所有面板均由兩層板通過(guò)工字鋼焊接而成，在焊接時(shí)要求采用特殊的工藝，以防止蓋板的翹曲和變形，最后在蓋板的上面點(diǎn)焊絲網(wǎng)，以增加蓋板表面的摩擦力。2.2.2 工作原理 平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是一種低速動(dòng)態(tài)檢測(cè)車(chē)輛制動(dòng)性能的設(shè)備，其檢測(cè)原理基于牛頓第二定理“物體運(yùn)動(dòng)的合外力等于物體的質(zhì)量乘加速度”，即制動(dòng)力等于質(zhì)量乘（負(fù)）加速度。檢測(cè)時(shí)只要測(cè)得軸荷及減速度即可求出制動(dòng)力。從理論上講，制動(dòng)力只由制動(dòng)減速度決定，與制動(dòng)初速度沒(méi)有必然的聯(lián)系。檢測(cè)時(shí)， 被檢車(chē)輛以2km/h10km/h 車(chē)速駛上測(cè)試平板，置變速器于空擋，臺(tái)面水平方向測(cè)力傳感器測(cè)取車(chē)輛空擋滑行阻力，稱重傳感器同步測(cè)取車(chē)輛軸荷。檢測(cè)員急踩制動(dòng)后，汽車(chē)在慣性作用下，通過(guò)車(chē)輪在平板上附加與制動(dòng)力大小相等、方向相反的作用力，使平板沿縱向位移。車(chē)輛在測(cè)試平板上制動(dòng)直至停車(chē)，與此同時(shí)， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集制動(dòng)過(guò)程中的全部數(shù)據(jù)， 并作分析處理， 然后把制動(dòng)性能的測(cè)試結(jié)果顯示出來(lái)。平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)能檢測(cè)出汽車(chē)行駛制動(dòng)過(guò)程中重心前移后的制動(dòng)效果。在平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上檢測(cè)制動(dòng)性能時(shí)， 汽車(chē)比較接近實(shí)際行駛狀態(tài)， 具有與實(shí)際行駛制動(dòng)中完全相同的受力情況，平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)的是動(dòng)態(tài)汽車(chē)， 因而能夠反映出汽車(chē)行駛制過(guò)程中軸荷重新分配的制動(dòng)效果，測(cè)試原理圖見(jiàn)圖22。圖22平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)原理2.3 反力式滾筒試驗(yàn)臺(tái)與平板式試驗(yàn)臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)分析2.3.1 反力式滾筒試驗(yàn)臺(tái)1.滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）安全保護(hù)作用，即只有在被測(cè)車(chē)輪同時(shí)壓下左右制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的第三滾筒時(shí)，滾筒才能被啟動(dòng)，因而可以避免操作人員誤操作而造成傷害；（2）隨著現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以顯示車(chē)輛左、右輪制動(dòng)力增長(zhǎng)全過(guò)程隨采樣時(shí)間的變化情況，且能準(zhǔn)確指明左、右輪制動(dòng)力不平衡最大值在制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程中的具體位置，從而分析判斷引起制動(dòng)力平衡差超標(biāo)的根本原因，還可以為車(chē)輛修理單位提供有效的信息支持；（3）滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)測(cè)試工況穩(wěn)定，重復(fù)性好。2.滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的缺點(diǎn)有：（1）很難測(cè)得實(shí)際制動(dòng)力，并且很難測(cè)得制動(dòng)器的制動(dòng)力最大值；（2）懸架中減振器性能得不到檢測(cè)。汽車(chē)懸架裝置對(duì)汽車(chē)行駛安全性、操縱穩(wěn)定性、通過(guò)性、燃料經(jīng)濟(jì)性等諸多性能均產(chǎn)生影響。（3）測(cè)試效率低，采用滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)制動(dòng)性能時(shí)，對(duì)車(chē)輛各軸的檢測(cè)是分開(kāi)進(jìn)行的，從而影響了車(chē)輛的測(cè)試效率。2.3.2 平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)1.平板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）相對(duì)于滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，平板試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了滾筒式的兩個(gè)大功率電動(dòng)機(jī)，耗電小，它的耗電量約為滾筒式的1/100；（2）操作簡(jiǎn)單，測(cè)試速度大大加快，驗(yàn)車(chē)時(shí)只需將車(chē)輛以510km/h 的速度開(kāi)到測(cè)試平板上踩一腳制動(dòng)，即可同時(shí)完成前后橋的制動(dòng)、軸荷、側(cè)滑、減震器等檢測(cè)，檢測(cè)效率高，全過(guò)程只需一分鐘左右即可完成；（3）安裝簡(jiǎn)單容易，不用專門(mén)的混凝土基礎(chǔ)，只需用膨脹螺栓固定在地面上即可，降低了混凝土工程造價(jià)；（4）平板式是主動(dòng)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)的，它是汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)狀態(tài)下直接檢測(cè)的。只要保證力傳感器能準(zhǔn)確無(wú)誤地把測(cè)試平板上受到的水平制動(dòng)力和垂直力測(cè)量下來(lái)，平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)就完全可以如實(shí)地把汽車(chē)的制動(dòng)力檢測(cè)出來(lái)。2.平板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的缺點(diǎn)有：（1）很難檢測(cè)車(chē)輪阻滯力：車(chē)輪阻滯力是不制動(dòng)的時(shí)候的阻力，由于受平板長(zhǎng)度限制，較難準(zhǔn)確檢測(cè)阻滯力；（2）檢測(cè)范圍有限：對(duì)于雙后軸，三后軸的車(chē)輛，平板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)很難單獨(dú)測(cè)取橋的制動(dòng)力數(shù)值及制動(dòng)力隨采樣時(shí)間的變化曲線。另外，不方便檢測(cè)半掛車(chē)、全掛車(chē)、不能檢測(cè)超長(zhǎng)、超重、超寬的車(chē)輛；（3）檢測(cè)數(shù)值重復(fù)性差：由于駕駛員踩剎車(chē)踏板的所用的力不同，每次測(cè)試條件很難保證一致，所以每次測(cè)得的制動(dòng)力會(huì)有較大的差異。2.4 本章小結(jié)汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)是汽車(chē)檢測(cè)的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和平板試制動(dòng)驗(yàn)臺(tái)的分析，可知滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和平板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)適用范圍不同，反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所需場(chǎng)地小， 設(shè)備造價(jià)低， 測(cè)試方便， 因此目前成為我國(guó)各類檢測(cè)站測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)性能的主要設(shè)備；平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)接近實(shí)際道路狀況，臺(tái)面上制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的受力情況與路面上制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的受力情況很相似，使測(cè)試結(jié)果更接近實(shí)際情況，但平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)傳感器、檢定工具、測(cè)試方法等有較嚴(yán)格的要求，使得造價(jià)升高、測(cè)試難度增加。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試條件固定，重復(fù)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且因檢測(cè)車(chē)速低，所需驅(qū)動(dòng)功率較小，操作安全性能好，得到廣泛應(yīng)用。第3章 汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體方案3.1 引言制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)常見(jiàn)的分類方法有：按測(cè)試原理不同，可分為反力式和慣性式兩類；按試驗(yàn)臺(tái)支承車(chē)輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按檢測(cè)參數(shù)不同，可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離式和綜合式三種；按試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量、指示裝置傳遞信號(hào)方式不同，可分為機(jī)械式、液力式和電氣式三類；按試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測(cè)車(chē)軸數(shù)不同，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前國(guó)內(nèi)車(chē)輛性能檢測(cè)站所用制動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備多為單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，還沒(méi)有廣泛采用平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。本文設(shè)計(jì)的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。3.2汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體構(gòu)成單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、易于控制、通用性好，能測(cè)試制動(dòng)性能的多項(xiàng)指標(biāo)且便于維修。試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖31所示。它由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、測(cè)量裝置、第三滾筒（即傳感滾筒）和指示與控制裝置等組成。為使試驗(yàn)臺(tái)能同時(shí)檢測(cè)車(chē)軸兩端左、右車(chē)輪的制動(dòng)力，除框架、指示與控制裝置外，其它裝置是分別獨(dú)立設(shè)置的12。1.驅(qū)動(dòng)裝置：由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)功率的傳遞是通過(guò)減速器內(nèi)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)后傳給主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒又通過(guò)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把功率傳給從動(dòng)滾筒。減速器與主動(dòng)滾筒共用一軸，減速器滾筒處于浮動(dòng)狀態(tài)，如圖32所示。1.電動(dòng)機(jī) 2.壓力傳感器 3.減速器 4.滾筒5.第三滾筒 6.轉(zhuǎn)速傳感器 7.鏈傳動(dòng) 8.指示儀表圖31 汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的原理圖1.傳感器 2.電動(dòng)機(jī) 3.減速器 4.測(cè)力桿 5.鏈傳動(dòng)6.從動(dòng)滾筒 7.第三滾筒 8.主動(dòng)滾筒 9.框架圖32 車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元2.滾筒裝置：每一車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元設(shè)置一對(duì)主、從動(dòng)滾筒。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。滾筒相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面，用來(lái)支承被檢車(chē)輛的車(chē)輪，并承受和傳遞制動(dòng)力。汽車(chē)輪胎與滾筒間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力大小。為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù)，滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理，目前采用較多的有下列5種：（1）開(kāi)有縱向淺槽的金屬滾筒。在滾筒外圓表面沿軸向開(kāi)有若干間隔均勻、有一定深度的溝槽，這種滾筒表面附著系數(shù)最高可達(dá)0.65，在制動(dòng)試驗(yàn)車(chē)輪抱死時(shí)容易剝傷輪胎。當(dāng)表面磨損且沾有油、水時(shí)，附著系數(shù)將急劇下降。（2）表面粘有熔燒鋁礬土砂粒的金屬滾筒。這種滾筒表面無(wú)論干或濕，其附著系數(shù)均可達(dá)0.8。（3）表面具有嵌砂噴焊層的金屬滾筒。噴焊層材料選用NiCrBSi自熔性合金粉末及鋼砂。這種滾筒表面新的時(shí)候其附著系數(shù)可達(dá)0.9以上，其耐磨性也較好。（4）高硅合金鑄鐵滾筒。這種滾筒表面帶槽、耐磨，附著系數(shù)可達(dá)0.70.8，價(jià)格便宜。（5）表面帶有特殊水泥覆蓋層的滾筒。這種滾筒比金屬滾筒表面耐磨，表面附著系數(shù)可達(dá)0.70.8，但表面易被油污與橡膠粉粒附著，使附著系數(shù)降低。滾筒直徑與兩滾筒間中心距的大小，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的性能有較大影響。滾筒直徑增大有利于改善與車(chē)輪之間的附著情況，增加測(cè)試車(chē)速，使檢測(cè)過(guò)程更接近實(shí)際制動(dòng)狀況，但必須相應(yīng)增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。而且隨著滾筒直徑增大，兩滾筒間中心距也需相應(yīng)增大，才一能保證合適的安置角。這樣使試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸相應(yīng)增大，制造要求提高。有的滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)在主、從動(dòng)滾筒之間設(shè)置一直徑較小，既可自轉(zhuǎn)又可上下擺動(dòng)的第三滾筒，平時(shí)由彈簧使其保持在最高位置。設(shè)置有第三滾筒的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大都取消了舉升裝置，在第三滾筒上裝有轉(zhuǎn)速傳感器。在檢驗(yàn)時(shí)，被檢車(chē)輛的車(chē)輪置于主、從動(dòng)滾筒上的同時(shí)壓下第三滾筒，并與其保持可靠接觸。控制裝置通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器即可獲知被測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。當(dāng)被檢車(chē)輪制動(dòng)，轉(zhuǎn)速下降至接近抱死時(shí)，控制裝置根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器送出的相應(yīng)電信號(hào)使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以防上滾筒剝傷輪胎和保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。第三滾筒除了上述作用外，在有的試驗(yàn)臺(tái)上還作為安全保護(hù)裝置用，只有當(dāng)兩個(gè)車(chē)輪制動(dòng)測(cè)試單元的第三滾筒同時(shí)被壓下時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路才能接通。3.測(cè)量裝置：該裝置主要由測(cè)力杠桿、傳感器和測(cè)力彈簧等組成，如圖33 所示。測(cè)力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器連接。與減速器連接的方式有兩種：一種是測(cè)力杠桿固定在減速器殼體上；另一種是測(cè)力杠桿通過(guò)軸承松套在框架的支承軸上，其尾端作用有固定在減速器殼體上的帶有刃口的傳力臂。當(dāng)浮動(dòng)的減速器殼體前端向下移動(dòng)時(shí)，第一種連接方式的測(cè)力杠桿的前端也向下移動(dòng)；第二種連接方式的測(cè)力杠桿，則通過(guò)傳力臂刃口的作用，前端向上移動(dòng)，并拉伸測(cè)力彈簧A和測(cè)力彈簧B。測(cè)力彈簧A和B在不同的測(cè)量范圍內(nèi)起作用。如國(guó)產(chǎn)ZD6000型制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，制動(dòng)力在04000N范圍內(nèi)彈簧A起作用；制動(dòng)力在400020000N范圍內(nèi)，彈簧A和B共同起作用。安裝在測(cè)力杠桿前端的傳感器，能把測(cè)力杠桿的移動(dòng)或力變成反映制動(dòng)力大小的電信號(hào)，送入指示與控制裝置中去。傳感器有自整角電機(jī)式、電位計(jì)式、差動(dòng)變壓器式或電阻應(yīng)變片式等多種類型。4.第三滾筒（即傳感滾筒）裝置：傳感第三滾筒安裝在彈簧支撐的浮動(dòng)臂上，當(dāng)車(chē)輪開(kāi)上滾筒總成時(shí)，左、右兩個(gè)傳感滾筒同時(shí)被壓下。通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和延時(shí)繼電器的作用，兩驅(qū)動(dòng)滾筒相繼啟動(dòng)。驅(qū)動(dòng)滾筒帶動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)，車(chē)輪又帶動(dòng)傳感滾筒旋轉(zhuǎn)，它們接觸點(diǎn)的線速度相等。在傳感滾上的磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，送到控制系統(tǒng)，再換算成與地面接觸點(diǎn)的車(chē)輪線速度。當(dāng)車(chē)輪制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)滾筒的線速度不變，傳感滾筒隨車(chē)輪的線速度發(fā)生變化。該車(chē)輪與驅(qū)動(dòng)滾筒作純滾動(dòng)時(shí)滑移率為零，車(chē)輪完全抱死時(shí)的滑移率為10006，當(dāng)滑移率為20%的時(shí)候，控制系統(tǒng)切斷電源，驅(qū)動(dòng)滾筒停止工作，此瞬間測(cè)得的車(chē)輪制動(dòng)力最大。5.指示與控制裝置：目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制裝置都采用電子式。為提高自動(dòng)化與智能化程度，控制裝置中配置計(jì)算機(jī)。指示裝置有指針式和數(shù)字顯示式兩種。帶計(jì)算機(jī)的控制裝置多配置數(shù)字顯示器，但也有配置指針式指示儀表的。試驗(yàn)臺(tái)采用電腦式控制裝置并配以數(shù)字顯示器。主要由計(jì)算機(jī)、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示器和打印機(jī)等組成。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)，經(jīng)直流放大后，送往模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后，檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示或打印機(jī)打印出來(lái)。制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)滑移率達(dá)到20%時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)制動(dòng)力最大，同時(shí)也防止了輪胎的刮傷。1.從動(dòng)滾筒 2.電動(dòng)機(jī) 3.齒條 4.二級(jí)減速主動(dòng)齒輪 5.滾筒6.二級(jí)減速?gòu)膭?dòng)齒輪 7.蝸輪 8.減速器課題9.傳力臂刃口10.緩沖器 11.測(cè)力杠桿 12.自整角電機(jī) 13.小齒輪14.限位桿 15.測(cè)力彈簧A 16.測(cè)力彈簧B圖33反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置3.3 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)工作原理進(jìn)行車(chē)輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢汽車(chē)駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、車(chē)輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開(kāi)關(guān)被接通）。通過(guò)延時(shí)電路起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車(chē)輪低速旋轉(zhuǎn)，待車(chē)輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板，車(chē)輪在車(chē)輪制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車(chē)輪輪胎周緣的切線方向作用制動(dòng)力以克服制動(dòng)器摩擦力矩，維持車(chē)輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)車(chē)輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向附加一個(gè)與制動(dòng)力方向相反等值的反作用力，在該反作用力形成的反作用力矩作用下，減速器殼體與測(cè)力杠桿一起向滾筒轉(zhuǎn) 動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)經(jīng)放大濾波后，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存貯和處理后，檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示或由打印機(jī)打印出來(lái)。打印格式與內(nèi)容由軟件設(shè)計(jì)而定。一般可以把左、右輪最大制動(dòng)力、制動(dòng)力和、制動(dòng)力差、阻滯力和制動(dòng)力一時(shí)間曲線等一并打印出來(lái)。在制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)左、右車(chē)輪制動(dòng)力和的值大于某一值（如500N）時(shí)， 計(jì)算機(jī)即開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，采集過(guò)程所經(jīng)歷時(shí)間是一定的（如3s）。經(jīng)歷了規(guī) 定的采集時(shí)間后，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，以防止輪胎剝傷。在有第三滾筒的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，在制動(dòng)過(guò)程中第三滾筒的轉(zhuǎn)速信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算車(chē)輪與滾筒之間的滑動(dòng)率。當(dāng)滑動(dòng)率達(dá)到一定值（如25%）時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。如車(chē)輪不駛離制動(dòng)臺(tái)，延時(shí)電路將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉35s后又自動(dòng)起動(dòng)。檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，車(chē)輛即可駛出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。由于制動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)條件要求是以軸制動(dòng)力占軸荷的百分比來(lái)評(píng)判的，對(duì)總質(zhì)量不同的汽車(chē)來(lái)說(shuō)是比較客觀的標(biāo)準(zhǔn)。為此，除了設(shè)置制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)外，還必須配備軸重計(jì)或輪重儀，有些復(fù)合式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)裝有軸重測(cè)量裝置。其稱重傳感器（應(yīng)變片式）通常安裝在每一車(chē)輪測(cè)試單元框架的4個(gè)支承腳處。有的反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以選擇每一車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元的滾筒旋轉(zhuǎn)方向。兩個(gè)測(cè)試單元的滾筒既可同向正轉(zhuǎn)、同向反轉(zhuǎn)，又可以一正一反。具有這種功能的試驗(yàn)臺(tái)可以檢測(cè)多軸汽車(chē)并裝軸（如三軸汽車(chē)的中軸和后軸，其間沒(méi)有軸間差速器）的制動(dòng)力。測(cè)試時(shí)使左、右車(chē)輪制動(dòng)測(cè)試單元的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向一正一反，只采集正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)力數(shù)據(jù)，這樣可以省去試驗(yàn)臺(tái)前、后設(shè)置自由滾筒裝置。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸內(nèi)有輪間差速器的作用，當(dāng)左、右車(chē)輪反向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)差速器殼與主減速器將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以當(dāng)被檢測(cè)軸車(chē)輪被滾筒帶動(dòng)時(shí)，另一在試驗(yàn)臺(tái)外的驅(qū)動(dòng)軸將不會(huì)被驅(qū)動(dòng)。而對(duì)于裝有軸間差速器的雙后軸汽車(chē)可在一般的反力式滾筒制動(dòng)臺(tái)上逐軸測(cè)試每車(chē)軸的車(chē)輪制動(dòng)力。此外，現(xiàn)在很多制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)都裝有配套的軸重計(jì)量設(shè)備。軸重計(jì)量裝置按照工作原理可分為機(jī)械式和電子式兩類。機(jī)械式稱重是按照不等臂杠桿平衡原理利用擺錘、齒板齒輪傳動(dòng)而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但工作效率和測(cè)量精度不如電子式的高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前我國(guó)汽車(chē)檢測(cè)站和設(shè)備生產(chǎn)廠家大多采用先進(jìn)的、有微處理機(jī)系統(tǒng)的電子式軸重計(jì)量裝置，它具有零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)去皮、高分辯率顯示等功能，適合各種汽車(chē)的軸荷計(jì)量。電子式軸重計(jì)量裝置一般由機(jī)械部分（包括承載裝置和傳感器裝置）和顯示儀表等兩部分組成。機(jī)械部分又稱為秤體。秤體部分包括承載臺(tái)板、承載V.板、傳感器以及框架等，見(jiàn)圖34。 常用的傳感器為懸臂梁式，它造價(jià)較高，但它的性能指標(biāo)好，是一種高精度、抗偏性能優(yōu)越的器件。汽車(chē)開(kāi)上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)使被檢車(chē)軸左右車(chē)輪處于每對(duì)滾筒之間，放下舉升器。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)減速器、鏈傳動(dòng)和主從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車(chē)輪低速旋轉(zhuǎn)，然后用力踩下制動(dòng)踏板。此時(shí)，車(chē)輪產(chǎn)生的制動(dòng)力作用在滾筒上，與滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反，因而產(chǎn)生一反作用力矩（圖33）。減速器殼體在反作用力矩的作用下，其前端發(fā)生繞其輸出軸向下的偏轉(zhuǎn)，迫使測(cè)力杠桿前端向下或向上位移，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成反映制動(dòng)力大小的電信號(hào)，由計(jì)算機(jī)采集、處理后，指令電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，并由指示裝置或打印機(jī)輸出檢測(cè)到的制動(dòng)力數(shù)值。1.承載面板 2.槽鋼 3.鋼球蓋 4.鋼球 5.V形墊塊6.懸臂梁傳感器 7.加強(qiáng)版 8.臺(tái)面限位鋼球圖34 軸重測(cè)量裝置秤體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.4 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)力學(xué)分析由于臺(tái)架試驗(yàn)的受力狀況與實(shí)際道路大不相同，無(wú)法模擬道路制動(dòng)的力學(xué)狀況，因此有必要深入了解臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)過(guò)程，分析反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試性質(zhì)，包括能測(cè)試的制動(dòng)力的大小及影響因素，測(cè)試過(guò)程滾筒載荷的變化。檢測(cè)制動(dòng)力時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)的幾種情況：（1）未制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪被滾筒驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，儀表顯示的是該輪（左、右）阻滯力，阻滯力應(yīng)不大于該軸荷的8%；（2）完全制動(dòng)（制動(dòng)踏板踏到底）時(shí)，被檢車(chē)輪隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，若指示裝置顯示的制動(dòng)力很小，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，則制動(dòng)不合格。屬制動(dòng)性能不好，車(chē)輪沒(méi)有抱死。一般調(diào)整、維修解決；（3）完全制動(dòng)時(shí)，被檢車(chē)輪在兩滾筒上略有轉(zhuǎn)動(dòng)（車(chē)輪處于似抱死非抱死狀態(tài)），指示裝置顯示最大制動(dòng)力值；（4）完全制動(dòng)時(shí)，被檢車(chē)輪開(kāi)始脫離前滾筒，后移至主動(dòng)滾筒一側(cè)，車(chē)輪在滾筒上打滑，指示裝置所示制動(dòng)力小于最大制動(dòng)力；（5）完全制動(dòng)時(shí)，被檢車(chē)輪爬上后滾筒，甚至被推至主動(dòng)滾筒后面，整車(chē)后移出現(xiàn)爬輪現(xiàn)象，指示裝置示值與軸荷相比較小。多數(shù)出現(xiàn)在駐車(chē)制動(dòng)或后輪制動(dòng)的檢測(cè)上，易出現(xiàn)誤判。如前輪制動(dòng)效果不好，當(dāng)檢測(cè)后輪時(shí)，易造成爬輪現(xiàn)象，誤判后輪制動(dòng)為不合格12。檢測(cè)時(shí)，滾筒的線速度很低，可忽略制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的慣性力矩和滾動(dòng)阻力矩，車(chē)輪受力如圖，可得如下平衡方程： （31） （32） （33）聯(lián)立上式解得：（34）（35）當(dāng)車(chē)輪制動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)所能提供的附著力為： （36）其中 G 車(chē)輪所受的荷重；d 滾筒直徑；L 滾筒中心距； D 被檢車(chē)輪直徑； 、滾筒對(duì)車(chē)輪的法向反力；F支承在地面的非測(cè)試車(chē)輪通過(guò)車(chē)橋?qū)κ軝z車(chē)輪軸產(chǎn)生的水平推力；、 滾筒對(duì)車(chē)輪的切向反力；安置角；滾筒與車(chē)輪表面的附著系數(shù)；車(chē)輪所承受的制動(dòng)力矩。由此可知滾筒直徑和滾筒中心距是制動(dòng)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。檢測(cè)車(chē)輪制動(dòng)力時(shí)， 在受檢車(chē)輪不發(fā)生后移、滾筒表面附著系數(shù)和非受檢車(chē)輪的水平推力一定的情況下， 滾筒直徑和中心距越小， 檢測(cè)的制動(dòng)力就越大。3.5 影響制動(dòng)性能檢測(cè)的因素分析（1）安置角和被檢車(chē)輪半徑R對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響所謂汽車(chē)車(chē)輪在滾筒上的安置角是指車(chē)輪與滾筒接觸點(diǎn)的切線方向與水平方向的夾角，根據(jù)圖35，可得： （37）（2）車(chē)輪與滾筒表面間附著對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響越大，試驗(yàn)臺(tái)測(cè)力能力也越大。不同，制動(dòng)力檢測(cè)結(jié)果也不同。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不得低于0.64. 值與滾筒表面的材質(zhì)和形狀有關(guān)。西歐式試驗(yàn)臺(tái)，采用高硅合金鑄鐵滾筒，金屬網(wǎng)石英顆粒涂塑等材質(zhì)，值均達(dá)0.70.88，且滾簡(jiǎn)直徑較大，測(cè)試狀態(tài)具有良好的實(shí)際道路模擬效果，但對(duì)輪胎磨損較嚴(yán)重。日式試驗(yàn)臺(tái)，滾筒一般鋼質(zhì)、槽形，濕態(tài)為0.45。干態(tài)0.65，使用時(shí)應(yīng)保持滾筒表面的干燥和清潔。國(guó)內(nèi)制造的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大部分為日本式，多為0.4-0.65之間，滾筒材質(zhì)要求不高、工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、對(duì)輪胎磨損較小。（3）滾筒測(cè)試車(chē)速對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響日本式滾筒直徑小，轉(zhuǎn)速低（78r/min），線速度僅達(dá)0.18km/h ，驅(qū)動(dòng)功率較低，經(jīng)濟(jì)性較好，但測(cè)力能力低。西歐式滾筒線速度為2.55.0km/h，滾簡(jiǎn)直徑和驅(qū)動(dòng)功率較大，制動(dòng)系的受力更接近行車(chē)狀況，如同時(shí)檢測(cè)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間，則更為準(zhǔn)確。制動(dòng)器的摩擦系數(shù)隨滾筒線速度增高而減小并漸趨穩(wěn)定。當(dāng)滾筒線速度小于2.5km/h時(shí)，檢測(cè)的失真現(xiàn)象較為嚴(yán)重141516。圖35 車(chē)輪受力情況3.6 本章小結(jié)反力滾筒式汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、測(cè)量裝置、第三滾筒（即傳感滾筒）和指示與控制裝置等組成。當(dāng)被檢車(chē)輛駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)后，車(chē)輪置于兩滾筒之間，這時(shí)左、右兩電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，通知駕駛員迅速踏制動(dòng)器（或拉手制動(dòng)桿），這時(shí)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速降低.車(chē)輪與滾筒之間產(chǎn)生了相對(duì)滑移，此時(shí)，與車(chē)輛制動(dòng)力大小相等、方向相反的力作用在試驗(yàn)臺(tái)上由測(cè)力裝置可測(cè)量出其值，并記錄制動(dòng)曲線。當(dāng)車(chē)輪速度降低到某值時(shí)，為了減少輪胎磨損，電機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)。本文分析了汽車(chē)在制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)受力情況，推導(dǎo)出求汽車(chē)最大制動(dòng)力的公式。根據(jù)公式，分析影響檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)性能的因素。第4章 汽車(chē)制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 引言汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)性能的測(cè)量結(jié)果有著重要關(guān)系。只有合理選擇制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)，才能提高試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性，以及耐用性和使用經(jīng)濟(jì)性。本文所研究的汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要是檢測(cè)各類中小型汽車(chē)（最大軸重為10噸）的制動(dòng)性能。應(yīng)能同時(shí)對(duì)同一軸上的左右兩個(gè)車(chē)輪進(jìn)行測(cè)量。并顯示其制動(dòng)力大小、制動(dòng)力和與差、制動(dòng)時(shí)間。本章將分析汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇方法。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)有滾筒、電動(dòng)機(jī)、減速器等。4.2 設(shè)計(jì)依據(jù)和要求1.設(shè)計(jì)依據(jù)（1）GB72582004機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)運(yùn)行條件；（2）GB11798汽車(chē)安全檢測(cè)設(shè)備檢定技術(shù)條件；（3）GB/T18344汽車(chē)維護(hù)、檢測(cè)、診斷技術(shù)規(guī)范；（4）GB/T13564滾筒反力式汽車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。2. 適用范圍適用于10t機(jī)動(dòng)車(chē)的出廠檢驗(yàn)和車(chē)輛檢測(cè)站的車(chē)輛檢測(cè)。3. 功能（1）測(cè)量參數(shù)、技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)第一，測(cè)量參數(shù)： 左右兩輪拖滯力； 左右兩輪最大制動(dòng)力； 制動(dòng)平衡； 協(xié)調(diào)時(shí)間。第二，技術(shù)參數(shù)：允許軸重：10000kg；測(cè)試速度滾筒外緣線速度：2.510%km/h；滾筒直徑：245mm；滾筒中心距：390400mm；主、從動(dòng)滾筒高度差：30mm；最大示值：10000N；電動(dòng)機(jī)功率：11kW；傳感器信號(hào)：012mv；第三滾筒測(cè)速脈沖：4p /r。第三，測(cè)量范圍：030000N。第四，分辨率：10N。第五，示值誤差：當(dāng)制動(dòng)力大于0.0075G時(shí)，誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的4%；當(dāng)制動(dòng)力不大于0.0075G時(shí)，誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的0.00060G（G額定軸載荷，N）；額定載荷不大于30kN的制動(dòng)臺(tái)，當(dāng)輪制動(dòng)力不大于0.015G時(shí)，允許示值誤差不超過(guò)各檢定點(diǎn)給定值的18.0N。（2）工作過(guò)程及步驟反力式滾筒汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的工作過(guò)程如下： 左電機(jī)正轉(zhuǎn)（Y- 起動(dòng)）； 右電機(jī)正轉(zhuǎn)（Y- 起動(dòng)）； 測(cè)拖滯力并顯示； 踩剎車(chē)，測(cè)制動(dòng)平衡，協(xié)調(diào)時(shí)間，兩輪最大制動(dòng)力； 當(dāng)滑移量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停兩電機(jī)； 當(dāng)轉(zhuǎn)速為零（約停機(jī)后3s）時(shí)，兩電機(jī)反轉(zhuǎn)； 34s 后停兩電機(jī)。（3）功能要求反力式滾筒汽車(chē)制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)的功能要求如下：第一：汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)具備手動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)兩種功能；第二：要求顯示左輪制動(dòng)力（N）、右輪制動(dòng)力（N）、左時(shí)間（S）、右時(shí)間（S）、制動(dòng)平衡（%）。4.3 滾筒設(shè)計(jì)1.滾筒直徑的選擇目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)多采用滾筒中心距不可調(diào)式。由此，減小滾筒直徑，可使車(chē)輪在試驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大，增加試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性，提高車(chē)輪與滾筒間的蹬著力，節(jié)省驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率.但滾筒直徑不能過(guò)小，否則車(chē)輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加.考慮到試驗(yàn)車(chē)速低，一般小于22.5km/h，此時(shí)滾動(dòng)阻力不是主要因素，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13564-2005，本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒直徑為245mm。2.滾筒長(zhǎng)度的選擇它取決于受檢車(chē)輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性，通常取7001000mm。本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒長(zhǎng)度為l000mm。3.滾筒轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速?zèng)Q定測(cè)試車(chē)速的高低，為使汽車(chē)測(cè)試時(shí)的條件最大限度地與使用條件一致，必須保證滾筒的線速度不致過(guò)低.否則.將使測(cè)試結(jié)果失真。但隨著測(cè)試車(chē)速的提高.試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)功率也隨之增加.因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性。滾筒轉(zhuǎn)速n一般?。?0100rpm，則滾筒線速度即測(cè)試車(chē)速可由公式v=2nR確定，本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)滾筒轉(zhuǎn)速選取54rpm。4.車(chē)輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車(chē)輛在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)，車(chē)輪與滾筒的接觸面積小于車(chē)輪與地面的接觸面積，且比壓增大，引起滾動(dòng)阻力增加，值下降。因此只有提高車(chē)輪與滾筒間的附著系數(shù)，才能在滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上較真實(shí)地再現(xiàn)汽車(chē)在路面上的制動(dòng)狀況。但的提高受到滾筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制。目前采用較多的是表面帶有溝槽的鋼制滾筒，其表面附著系數(shù)在0.60.8之間，根據(jù)GB/T13564-2005規(guī)定，附著系數(shù)不低于0.7，本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)采用歐式新型粘砂技術(shù)大滾筒，附著系數(shù)0.85以上，使用壽命15萬(wàn)次以上。此外，本試驗(yàn)臺(tái)中后滾筒比前滾筒高52mm，有效阻止車(chē)輪由后滾筒脫離試驗(yàn)臺(tái)。5.最佳安置角的選擇（1）安置角對(duì)測(cè)試車(chē)輪穩(wěn)定性的影響車(chē)輪在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)的受力情況如圖41所示。分析時(shí)忽略了非測(cè)試車(chē)輪約束反力的影響，并假設(shè)測(cè)試車(chē)輪為剛性。電機(jī)通過(guò)減速箱以力矩M1、M2分別驅(qū)動(dòng)前后滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。踩下觸動(dòng)踏板時(shí)，車(chē)輪受到制動(dòng)器制動(dòng)力矩MT的作用（G為車(chē)輪所受的載荷。N1、N2為前后滾筒對(duì)車(chē)輪的法向反力），產(chǎn)生車(chē)輪與滾筒間的摩擦力即制動(dòng)力Fx1、Fx2。在Fx1、Fx2的作用下，車(chē)輪有向后移動(dòng)的趨勢(shì)。若車(chē)輪在兩滾筒上的安置角過(guò)小，車(chē)輪將離開(kāi)前滾筒沿后滾筒滑移。若安置角足夠大，則Fx1、Fx2的水平分力可由作用力N1、N2的水平力平衡，使車(chē)輪在兩滾筒上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。隨著制動(dòng)力矩MT的增加，F(xiàn)x1、Fx2增大，測(cè)試車(chē)輪的最大制動(dòng)力應(yīng)出現(xiàn)在測(cè)試車(chē)輪處于抱死狀態(tài)，即車(chē)輪剛離開(kāi)前滾簡(jiǎn)（= 0）而未沿后滾筒滑移的時(shí)刻。此時(shí)有： （41） （42） 由（41）式解得： （43）而車(chē)輪與滾筒的最大制動(dòng)力與滾筒對(duì)車(chē)輪的法向反力之比等于車(chē)輪與滾筒間的附著系數(shù)，故=，即。（2）最佳安置角的選擇由以上兩方面的分析可知，車(chē)輪在滾筒上的安置角越小，獲得的測(cè)試能力越大。越大則測(cè)試過(guò)程中的工作穩(wěn)定性越好。所以應(yīng)綜合兩方面的影咱來(lái)選擇角。但最大測(cè)試能力的獲得是以測(cè)試車(chē)輪工作穩(wěn)定為前提的。為了滿足GB7258-87中關(guān)于汽車(chē)主要承載軸的制動(dòng)力與該軸軸荷之比大于等于60%的要求，有： （44）因?yàn)檐?chē)輪與滾筒間的摩擦力與正壓力之比等于摩擦角的正切值。即=，為摩擦角，故有： （45）將式（45）代入（41），（42）式解得。再將（44）式和代入（45）式中有60%G=。當(dāng)時(shí)，解得。即時(shí)，為理想安置角。6.滾筒中心距L的選擇當(dāng)測(cè)試車(chē)輪置于前、后兩滾筒間時(shí)，測(cè)試車(chē)輪半徑R與前后兩滾筒中心距L，車(chē)輪在滾筒上安置角的關(guān)系由圖41確定。即L=2（R-r） （46）對(duì)應(yīng)于不同的車(chē)輪半徑r，其L也應(yīng)不一樣。但目前使用的滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大都是滾筒中心距不能調(diào)整的，不能保證所有尺寸的車(chē)輪到處于測(cè)試的最佳狀態(tài)，從而使許多制動(dòng)力合格的車(chē)輛在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)達(dá)不到規(guī)范要求。圖41車(chē)輪受力圖4.4 滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試能力分析1.試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的最大制動(dòng)力在非加載情況下，滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)得的前、后輪的最大制動(dòng)力，是判斷測(cè)試車(chē)輛制動(dòng)力是否達(dá)標(biāo)的重要依據(jù)。如圖41所示，在考慮車(chē)軸阻礙車(chē)輪后移的約束力為F時(shí)有： （47） （48）由（47），（48）式解得： （49）F受非測(cè)試車(chē)輪附著條件的限制，最大值為，為車(chē)輪與測(cè)試場(chǎng)地的附著系數(shù)；。則空載時(shí)所測(cè)得的前后輪最大制動(dòng)力為： （410） （411）式中 、為空載時(shí)前后輪的輪荷。若測(cè)試時(shí)，車(chē)輪與滾筒間無(wú)打滑現(xiàn)象，則據(jù)， 的大小，按照GB/T7258的要求就可判斷出被檢車(chē)輛的制動(dòng)性能是否合格。若測(cè)試時(shí)，車(chē)輪在滾筒上打滑，則不能依據(jù)， 判定被檢車(chē)輛合格與否，應(yīng)對(duì)被檢車(chē)輛進(jìn)行加載檢驗(yàn)或者路試。2.滾筒承受的最大扭矩滾筒承受的最大扭矩Mama取決于滾筒承受的最大制動(dòng)力。在某些試驗(yàn)臺(tái)上，為了測(cè)得車(chē)輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力，試驗(yàn)臺(tái)上有加載機(jī)構(gòu)，使整個(gè)制動(dòng)過(guò)程滾筒與車(chē)輪間不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，以便測(cè)出車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力，這就要求滾筒能承受汽車(chē)滿載制動(dòng)的的最大制動(dòng)力。將（410）、（411）式中的G前、G后分別換成車(chē)輪滿載時(shí)的輪荷Gm前、Gm后，即得汽車(chē)滿載測(cè)試時(shí)最大制動(dòng)力為： （412） （413）F前max、F后max為滿載時(shí)前、后輪所測(cè)得的最大制動(dòng)力，取兩者中數(shù)值的最大值記為Fmax，則滾筒承受的最大扭矩Mmax為： =d （414）式中 d為滾筒直徑。4.5 制動(dòng)力測(cè)量裝置主要參數(shù)的選擇制動(dòng)力測(cè)量裝置主要包括電動(dòng)機(jī)、減速箱、測(cè)量機(jī)構(gòu)等。1.電機(jī)的選擇（1）確定滾筒所傳遞的功率N根據(jù)=9550，則滾筒所傳遞的功率N=。（2）估算減速箱傳動(dòng)效率因?yàn)闈L筒轉(zhuǎn)速很低，所以減速箱的減速比很大，且要求結(jié)構(gòu)緊湊不致高出地面。通常采用較多的是一級(jí)蝸輪蝸桿加一級(jí)或兩級(jí)齒輪傳動(dòng)；或者采用一級(jí)皮帶傳動(dòng)加一級(jí)蝸輪蝸桿和一級(jí)齒輪傳動(dòng)。因此可初步估算出減速箱的傳動(dòng)效率為各級(jí)傳動(dòng)及軸承效率的連乘積。（3）確定所需電機(jī)功率選擇電機(jī)此試驗(yàn)臺(tái)用電機(jī)為間歇工作，車(chē)輪制動(dòng)時(shí)載荷在短時(shí)間內(nèi)加于滾筒鈾上，屬?zèng)_擊動(dòng)載，考慮載荷系數(shù)k=11.3，則所需電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為：=。由確定所選定電機(jī)型號(hào)，滿載轉(zhuǎn)速n，以及額定功率。據(jù)此選擇的電機(jī)功率為Y系列三相籠式異步交流電動(dòng)機(jī)Y160M-4，=11kw，其滿載